Uma descoberta química poderia desbloquear o verdadeiro potencial do hidrogênio em pó como combustível

Pesquisadores da Universidade Deakin, na Austrália, descobriram que o nitreto de boro, um produto químico doméstico comumente usado em tintas, cosméticos e cimento dentário, poderia desbloquear o potencial do hidrogênio como combustível, disse um comunicado de imprensa.

Com uma crise energética iminente e a ameaça das alterações climáticas causadas pela utilização de combustíveis fósseis, a necessidade de combustíveis alternativos nunca foi tão forte. Cientistas de todo o mundo têm trabalhado para promover o uso do hidrogénio como fonte alternativa de energia. No entanto, o armazenamento e o transporte do combustível continuam a ser complicados e arriscados.

Uma equipe de pesquisa da Universidade Deakin descobriu que a solução para esse problema é um humilde produto químico chamado nitreto de boro, e a descoberta foi tão surpreendente que os próprios pesquisadores repetiram os experimentos 20 a 30 vezes para confirmar seus resultados e começar a acreditar no potencial do produto químico.

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Como o nome sugere, o produto químico é o resultado de uma reação química entre o boro e o nitrogênio, que produz um composto quimicamente e termicamente resistente. Devido a essas propriedades, o produto químico tem aplicação na fundição de metais, mas mais perto de casa também é utilizado como lubrificante em tintas e cosméticos.

Na forma de pó, o Nitreto de Boro funciona como absorvente e funciona muito bem, pois possui alta capacidade de absorção mesmo em áreas pequenas. Os pesquisadores aproveitaram sua capacidade de absorção para separar gases em um moinho de bolas. Uma espécie de moedor, o moinho de bolas consiste em bolas de aço inoxidável que são colocadas dentro de uma câmara com uma mistura de gases que precisam ser separados.

A câmara é então girada em altas velocidades, durante as quais a reação mecanoquímica entre as paredes da câmara do moinho de bolas, as esferas de aço inoxidável e o pó de nitreto de boro em seu interior resulta na absorção de um gás pelo pó.

O comunicado afirma que, em uma mistura de gases, apenas um tipo de gás é absorvido pelo pó, que pode ser retirado do moinho e transportado em temperatura ambiente. No que diz respeito ao hidrogénio, este é um método bastante simples de transportar o combustível contra os recipientes de alta pressão ou ultra-resfriamento que estão sendo utilizados atualmente. Para liberar o gás, é necessário aquecer o pó sob vácuo. Uma vez extraído o gás, o pó pode ser reutilizado novamente.

Não são apenas os combustíveis futuros que esta tecnologia pode ajudar a fornecer. Atualmente, as refinarias de petróleo utilizam um processo denominado “destilação criogênica” para separar componentes do petróleo bruto, como gasolina e gás de cozinha. Este é um processo que consome muita energia e representa cerca de 15% da demanda global de energia.

Os pesquisadores estão confiantes de que a separação de gases à base de pó é eficaz mesmo para componentes de petróleo bruto. Sob condições de teste, sua configuração exigiu 76,8 KJ/s de energia para separar e armazenar 1.000 litros de gases. Isto representa uma redução de 90 por cento na quantidade de energia actualmente gasta na “destilação criogénica”, afirma o comunicado de imprensa.

Até agora, a equipa de investigação apenas tentou usar o seu método para separar alguns litros de gases de cada vez. Eles agora planejam testar a tecnologia em grande escala.

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Os resultados de sua pesquisa foram publicados na revista Materials Today.

Abstrato: Misturas leves de hidrocarbonetos, olefinas e gases parafínicos são produzidas durante o processamento de gás natural ou petroquímico. A indústria petroquímica separa misturas de gases de hidrocarbonetos usando um processo de destilação criogênica com uso intensivo de energia, que representa 15% do consumo global de energia [1]. O desenvolvimento de um novo processo de separação que economize energia é necessário para reduzir o consumo de energia. Nesta pesquisa, desenvolvemos um processo de separação mecanoquímica verde e de baixa energia no qual os pós de nitreto de boro (BN) foram moídos em esfera à temperatura ambiente na atmosfera de um gás de mistura de alcino ou olefina e parafina. O BN adsorve seletivamente uma quantidade muito maior de gás alcino e olefina em relação aos gases de parafina e, assim, o gás de parafina é purificado após o processo de moagem de bolas. O gás olefina adsorvido pode ser recuperado do BN através de um processo de aquecimento a baixa temperatura. O processo mecanoquímico produz capacidades de absorção extremamente altas de gases alcinos e olefínicos no BN (708 cm3/g para acetileno (C2H2) e 1048 cm3/g para etileno (C2H4)), respectivamente. Até onde sabemos, auxiliadas por moagem de bolas, as nanofolhas BN alcançaram as mais altas capacidades de absorção de gases alcinos/olefinas, que são superiores a todos os outros materiais relatados até agora. A análise química revela que grandes quantidades de gases olefínicos foram adsorvidas quase quimicamente nas nanofolhas de BN formadas in-situ através da formação de ligações C – N, enquanto uma pequena quantidade de gases de parafina foi fisicamente adsorvida em nanopartículas de BN. Este processo mecanoquímico escalonável tem grande potencial como método de separação industrial e pode gerar economias substanciais de energia.